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采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响

李建 彭鹏 何怀江 谭凌照 张新娜 吴相菊 刘兆刚

李建, 彭鹏, 何怀江, 谭凌照, 张新娜, 吴相菊, 刘兆刚. 采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
引用本文: 李建, 彭鹏, 何怀江, 谭凌照, 张新娜, 吴相菊, 刘兆刚. 采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
LI Jian, PENG Peng, HE Huai-jiang, TAN Ling-zhao, ZHANG Xin-na, WU Xiang-ju, LIU Zhao-gang. Effects of thinning intensity on spatial structure of multi-species temperate forest at Jiaohe in Jilin Province, northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
Citation: LI Jian, PENG Peng, HE Huai-jiang, TAN Ling-zhao, ZHANG Xin-na, WU Xiang-ju, LIU Zhao-gang. Effects of thinning intensity on spatial structure of multi-species temperate forest at Jiaohe in Jilin Province, northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220

采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响

doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
基金项目: 

国家重点研发计划重点专项 2017YFC0504104

国家自然科学基金项目 31670643

详细信息
    作者简介:

    李建。主要研究方向:森林生态经营与管理。Email:dsrlij@163.com  地址:150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学林学院

    通讯作者:

    彭鹏,博士,助理工程师。主要研究方向:森林可持续经营管理。Email:chendaidao@163.com  地址:100021 北京市朝阳区望京阜通东大街12号宝能中心A座6层

  • 中图分类号: S753.7

Effects of thinning intensity on spatial structure of multi-species temperate forest at Jiaohe in Jilin Province, northeastern China

  • 摘要: 探讨不同采伐强度下林分空间结构的变化对森林可持续经营具有指导意义。在吉林省蛟河次生针阔混交林内,设置采伐强度分别为0%(对照,CK)、14.3%(弱度,LT)、29.4%(中度,MT)和50.4%(重度,HT)的4块样地,样地面积各1 hm2,利用角尺度、大小比数、混交度和密集度4个林分空间结构参数探讨林分整体以及春榆、红松、色木槭、水曲柳和紫椴5个主要树种的林分空间结构在采伐3年后的变化。结果表明,从采伐干扰对林分整体的影响来看,LT处理后林分的水平分布格局更合理,混交度较高,林分结构相比CK处理更稳定;采伐干扰对林分大小分化程度的影响不显著;林木密集度随采伐强度增加逐渐降低,林内较稀疏的林木比例逐渐增加;从采伐干扰对主要树种的影响来看,不同树种对采伐干扰的响应差异显著,采伐对5种树种的水平分布格局均有显著影响,但对确定采伐强度不具指导意义;从树种的大小分化程度和混交度考虑,LT处理对春榆、水曲柳和紫椴更有利,MT处理对红松和色木槭更有利;除紫椴外其他树种的密集度随采伐强度的增加而降低。综合考虑,采伐干扰在短期内对林分整体的空间结构影响较小,对主要树种的空间结构影响较大,采伐强度在15%左右比较合理,也可以结合森林经营需求针对个别树种适当提高采伐强度,建议不超过20%。
  • 图  1  采伐前各样地林木空间分布图

    Figure  1.  Spatial distribution of trees in each plot before thinning

    图  2  不同采伐强度下各样地林木空间分布图

    Figure  2.  Spatial distribution of trees in each plot under different thinning intensities

    表  1  采伐前样地林分特征

    Table  1.   Topography and stand characteristics before thinning of four plots

    采伐类型
    Thinning type
    地理坐标
    Location
    海拔
    Altitude/m
    坡向
    Slope aspect
    坡度
    Gradient/(°)
    林分密度/(株·hm-2)
    Stand density/(stem·ha-1)
    平均胸径
    Mean DBH/cm
    平均树高
    Mean tree height (H)/m
    胸高断面积
    Basal area at breast height/m2
    郁闭度
    Canopy density
    CK43°57′59″N
    127°43′28″E
    453NE11 10614.69.730.070.9
    LT43°57′57″N
    127°43′34″E
    443NE41 04513.99.629.470.9
    MT43°57′54″N
    127°43′27″E
    430NE51 00714.89.730.380.9
    HT43°57′52″N
    127°43′33″E
    447NE31 29812.48.830.470.9
    注:CK为对照,LT为弱度采伐,MT为中度采伐,HT为重度采伐。下同。Notes:CK indicates control,LT indicates low thinning treatment,MT indicates moderate thinning treatment and HT indicates high thinning treatment. Same below.
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    表  2  样地采伐后林分特征及采伐强度

    Table  2.   Stand characteristics after thinning and thinning intensity of four plots

    采伐类型
    Thinning type
    林分密度/(株·hm-2)
    Stand density/(stem·ha-1)
    平均胸径
    Mean DBH/cm
    平均树高
    Mean H/m
    胸高断面积
    Basal area at breast height/m2
    郁闭度
    Canopy density
    胸高断面积强度
    Intensity of basal area at breast height/%
    CK1 10614.69.730.0650.90
    LT84413.779.824.3910.814.3
    MT72614.839.919.8270.629.4
    HT71712.698.914.6680.550.4
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    表  3  不同采伐强度下角尺度频率分布及平均值

    Table  3.   Frequency distribution and mean value of neighborhood pattern under different thinning intensities

    采伐类型
    Thinning type
    频率分布
    Frequency distribution
    平均值
    Mean value
    0.000.250.500.751.00
    CK0.0030.2030.5770.1250.0910.524
    LT0.0080.1850.5800.1760.0510.519
    MT0.0040.1750.5610.1750.0850.540
    HT0.0000.2110.5420.1570.0910.532
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    表  4  不同采伐强度下大小比数频率分布及平均值

    Table  4.   Frequency distribution and mean value of neighborhood comparison under different thinning intensities

    采伐类型
    Thinning type
    频率分布
    Frequency distribution
    平均值
    Mean value
    00.250.500.751.00
    CK0.2160.1840.2020.2000.1980.495
    LT0.2160.1910.2080.2020.1830.487
    MT0.1990.2160.2070.1900.1880.488
    HT0.1940.2130.1990.1990.1960.498
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    表  5  不同采伐强度混交度频率分布及平均值

    Table  5.   Frequency distribution and mean value of mingling degree under different thinning intensities

    采伐类型
    Thinning type
    频率分布
    Frequency distribution
    平均值
    Mean value
    0.000.250.500.751.00
    CK0.0160.0630.1670.3190.4340.773
    LT0.0060.0340.1380.3100.5120.822
    MT0.0020.0390.1380.2730.5480.831
    HT0.0070.0610.1740.3060.4510.783
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    表  6  不同采伐强度下林分密集度频率分布及平均值

    Table  6.   Frequency distribution and mean value of crowding degree under different thinning intensities

    采伐类型
    Thinning type
    频率分布
    Frequency distribution
    平均值
    Mean value
    0.000.250.500.751.00
    CK0.0460.1560.2200.2520.3270.340
    LT0.0620.1590.2590.2210.2990.329
    MT0.0630.1640.1860.2340.3540.334
    HT0.0760.2060.2280.2030.2870.308
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    表  7  不同采伐强度下主要树种角尺度平均值

    Table  7.   Mean value of neighborhood pattern of five main species under different thinning intensities

    主要树种
    Main species
    采伐类型
    Thinning type
    CKLTMTHT
    春榆Ulmus davidiana var. japonica0.5210.5080.5420.531
    红松Pinus koraiensis0.5080.4690.5640.512
    色木槭Acer mono0.5460.5320.5140.574
    水曲柳Fraxinus mandshurica0.5310.5060.5450.533
    紫椴Tilia amurensis0.5200.5260.5300.510
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    表  8  不同采伐强度下主要树种大小比数平均值

    Table  8.   Mean value of neighborhood comparison of five main species under different thinning intensities

    主要树种Main species采伐类型Thinning type
    CKLTMTHT
    春榆Ulmus davidiana var. japonica0.3840.4760.6790.658
    红松Pinus koraiensis0.5890.5000.3370.508
    色木槭Acer mono0.6500.5690.6220.643
    水曲柳Fraxinus mandshurica0.1410.1000.2620.151
    紫椴Tilia amurensis0.4570.3330.5420.411
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    表  9  不同采伐强度下主要树种混交度平均值

    Table  9.   Mean value of mingling degree of five main species under different thinning intensities

    主要树种
    Main species
    采伐类型
    Thinning type
    CKLTMTHT
    春榆Ulmus davidiana var. japonica0.7310.9270.7320.689
    红松Pinus koraiensis0.9030.8600.8900.617
    色木槭Acer mono0.6270.7090.7570.747
    水曲柳Fraxinus mandshurica0.9380.9110.8200.882
    紫椴Tilia amurensis0.7700.7600.8140.786
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    表  10  不同采伐强度下主要树种密集度平均值

    Table  10.   Mean value of crowding degree of five main species under different thinning intensities

    主要树种
    Main species
    采伐类型
    Thinning type
    CKLTMTHT
    春榆Ulmus davidiana var. japonica0.3380.2940.2960.260
    红松Pinus koraiensis0.3710.3900.3370.229
    色木槭Acer mono0.3250.3180.3260.280
    水曲柳Fraxinus mandshurica0.4430.4340.3740.403
    紫椴Tilia amurensis0.3420.4240.3490.419
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  • [1] MAINI J S. Sustainable development and the Canadian forest sector[J]. Forestry Chronicle, 1990, 66(4): 346-349. doi:  10.5558/tfc66346-4
    [2] 蒋有绪.森林可持续经营与林业的可持续发展[J].世界林业研究, 2001, 14(2): 1-8. doi:  10.3969/j.issn.1001-4241.2001.02.001

    JIANG Y X. Sustainable management and sustainable development of forestry[J]. World Forestry Research, 2001, 14(2): 1-8. doi:  10.3969/j.issn.1001-4241.2001.02.001
    [3] KEENAN R J, REAMS G A, ACHARD F, et al. Dynamics of global forest area: results from the FAO global forest resources assessment 2015[J]. Forest Ecology and Management, 2015, 352: 9-20. doi:  10.1016/j.foreco.2015.06.014
    [4] 校建民, 韩峥, 张新欣, 等.森林认证对森林可持续经营的影响及其在中国的实践[J].世界林业研究, 2012, 25(5): 18-23. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/sjlyyj201205004

    XIAO J M, HAN Z, ZHANG X X, et al. Impacts of forest certification on sustainable forest management and certification practices in China[J]. World Forestry Research, 2012, 25(5): 18-23. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/sjlyyj201205004
    [5] 杜强, 张永涛.近自然林业在我国的应用[J].中国水土保持科学, 2010, 8(1): 119-124. doi:  10.3969/j.issn.1672-3007.2010.01.021

    DU Q, ZHANG Y T. Review of close-to-nature forestry management technology in China[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2010, 8(1): 119-124. doi:  10.3969/j.issn.1672-3007.2010.01.021
    [6] 侯元兆.林业可持续发展和森林可持续经营的框架理论(上)[J].世界林业研究, 2003, 16(1): 1-5. doi:  10.3969/j.issn.1001-4241.2003.01.001

    HOU Y Z. The framework theory on sustainable forestry development and sustainable forest management[J]. World Forestry Research, 2003, 16(1): 1-5. doi:  10.3969/j.issn.1001-4241.2003.01.001
    [7] EK A R, ROBINSON A P, RADTKE P J, et al. Development and testing of regeneration imputation models for forests in Minnesota[J]. Forest Ecology and Management, 1997, 94(1): 129-140. https://eurekamag.com/research/002/799/002799049.php
    [8] 曹小玉, 李际平.林分空间结构指标研究进展[J].林业资源管理, 2016, 37(4): 65-73. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lyzygl201604013

    CAO X Y, LI J P. Research progress on indicators of the stand spatial structure[J]. Forest Resources Management, 2016, 37(4): 65-73. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lyzygl201604013
    [9] 汤孟平.森林空间结构研究现状与发展趋势[J].林业科学, 2010, 46(1): 117-122. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201001019

    TANG M P. Advances in study of forest spatial structure[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2010, 46(1): 117-122. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201001019
    [10] HAUGO R, ZANGER C, DEMEO T, et al. A new approach to evaluate forest structure restoration needs across Oregon and Washington, USA[J]. Forest Ecology and Management, 2008, 36(7): 135-142. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=fe3108fb2aeafc531e98728f20d0dc2b
    [11] 赵中华, 袁士云, 惠刚盈, 等.经营措施对林分空间结构特征的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版), 2008, 36(7): 135-142. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbnydxxb200807021

    ZHAO Z H, YUAN S Y, HUI G Y, et al. Impacts of different management measures on spatial structure characteristics[J]. Journal of Northwest A & F University(Natural Science Edition), 2008, 36(7): 135-142. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbnydxxb200807021
    [12] DOLIGEZ A, JOLY H I. Genetic diversity and spatial structure within a natural stand of a tropical forest tree species, Carapa procera (Meliaceae), in French Guiana[J]. Heredity, 1997, 79(1): 72-82. doi:  10.1038/hdy.1997.124
    [13] BASKENT E Z, JORDAN G A. Designing forest management to control spatial structure of landscapes[J]. Landscape and Urban Planning, 1996, 34(1): 55-74. doi:  10.1016/0169-2046(95)00200-6
    [14] VALVERDE-BARRANTES O J, ROCHA O J. Logging impacts on forest structure and seedling dynamics in a Prioria copaifera (Fabaceae) dominated tropical rain forest (Talamanca, Costa Rica)[J]. Revista de Biología Tropical, 2014, 62(1): 347. http://europepmc.org/abstract/med/24912364
    [15] ARBAINSYAH, DE IONGH H H, KUSTIAWAN W, et al. Structure, composition and diversity of plant communities in FSC-certified, selectively logged forests of different ages compared to primary rain forest[J]. Biodiversity and Conservation, 2014, 23(10): 2445-2472. doi:  10.1007/s10531-014-0732-4
    [16] 齐麟, 赵福强.不同采伐强度对阔叶红松林主要树种空间分布格局和物种空间关联性的影响[J].生态学报, 2015, 35(1): 46-55. doi:  10.3969/j.issn.1673-1182.2015.01.010

    QI L, ZHAO F Q. Impact of logging intensity on the spatial distribution and association of dominant tree species in a broadleaved Korean pine mixed forest[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(1): 46-55. doi:  10.3969/j.issn.1673-1182.2015.01.010
    [17] LILIENFEIN J, WILCKE W, THOMAS R, et al. Effects of Pinus caribaea forests on the C, N, P, and S status of Brazilian savanna Oxisols[J]. Forest Ecology and Management, 2001, 147(2-3): 171-182. doi:  10.1016/S0378-1127(00)00472-2
    [18] 周梦丽, 张青, 亢新刚, 等.择伐经营对不同坡向云冷杉天然林伐后空间结构的影响[J].河南农业大学学报, 2015, 49(6): 769-776. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hennannydxxb201506008

    ZHOU M L, ZHANG Q, KANG X G, et al. Effects of selective cutting on the spatial structure of natural spruce-fir forest in different aspect after cutting[J]. Journal of Henan Agricultural University, 2015, 49(6): 769-776. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hennannydxxb201506008
    [19] 黄小波, 李帅锋, 苏建荣, 等.择伐对思茅松自然种群结构和空间分布格局的影响[J].生态学报, 2015, 35(24): 8241-8250. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201524032

    HUANG X B, LI S F, SU J R, et al. Influences of selective cutting on the structure and spatial distribution patterns of a natural population of Pinus kesiya var. langbianensis[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(24): 8241-8250. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201524032
    [20] 马映栋, 张宋智, 王鹏, 等.不同采伐强度对小陇山辽东栎天然林空间结构的影响[J].西北林学院学报, 2014, 29(6): 164-170. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2014.06.31

    MA Y D, ZHANG S Z, WANG P, et al. Effect of different cutting intensities on spatial strucure of Quercus wutaishanica natural secondary forests in Xiaolong Mountains[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2014, 29(6): 164-170. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2014.06.31
    [21] 吴蒙蒙, 王立海, 侯红亚, 等.采伐强度对阔叶红松林空间结构的影响[J].东北林业大学学报, 2013, 41(9): 6-9. doi:  10.3969/j.issn.1000-5382.2013.09.002

    WU M M, WANG L H, HOU H Y, et al. Influence of cutting intensities on spatial structure of broadleaved Korean pine forest[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2013, 41(9): 6-9. doi:  10.3969/j.issn.1000-5382.2013.09.002
    [22] 周蔚, 杨华, 亢新刚, 等.择伐强度对长白山区天然云冷杉针阔混交林空间结构的影响[J].西北林学院学报, 2012, 27(4): 7-12. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2012.04.02

    ZHOU W, YANG H, KANG X G, et al. Influence of the selective intensity on spatial structure of natural spruce-fir mixed stands of coniferous and broad-leaved trees in Changbai Mountains[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2012, 27(4): 7-12. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2012.04.02
    [23] REINMANN A B, HUTYRA L R. Edge effects enhance carbon uptake and its vulnerability to climate change in temperate broadleaf forests[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114(1): 107-112. doi:  10.1073/pnas.1612369114
    [24] 魏彦波, 夏富才, 白晓霞, 等.吉林蛟河针阔混交林物种组成与结构[J].中国农学通报, 2015, 31(22): 13-20. doi:  10.11924/j.issn.1000-6850.casb15030158

    WEI Y B, XIA F C, BAI X X, et al. Composition and community structure of mixed broadleaf-conifer forest species in Jiaohe, Jilin Province[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2015, 31(22): 13-20. doi:  10.11924/j.issn.1000-6850.casb15030158
    [25] 闫琰, 姚杰, 张新娜, 等.吉林蛟河不同演替阶段针阔混交林木本植物幼苗空间分布与年际动态[J].生态学报, 2016, 36(23): 7644-7654. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201623014

    YAN Y, YAO J, ZHANG X N, et al. Spatial distribution and interannual dynamics of tree seedlings at different successional stages in a conifer and broad-leaved mixed forest in Jiaohe, Jilin Province, China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(23): 7644-7654. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201623014
    [26] 郭金堂, 姜鹏, 郭凯, 等.针阔混交林华北落叶松生物量模型及碳储量研究[J].西北林学院学报, 2016, 31(2): 45-48. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2016.02.08

    GUO J T, JIANG P, GUO K, et al. Biomass model and carbon storage of Larix principis-rupprechti in typical theropencedrymion[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2016, 31(2): 45-48. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2016.02.08
    [27] 陈亚南, 杨华, 马士友, 等.长白山2种针阔混交林空间结构多样性研究[J].北京林业大学学报, 2015, 37(12): 48-58. doi:  10.13332/j.1000-1522.20150171

    CHEN Y N, YANG H, MA S Y, et al. Spatial structure diversity of semi-natural and plantation stands of Larix gmelini in Changbai Mountains, northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(12): 48-58. doi:  10.13332/j.1000-1522.20150171
    [28] 李艳丽, 杨华, 亢新刚, 等.长白山云冷杉针阔混交林天然更新空间分布格局及其异质性[J].应用生态学报, 2014, 25(2): 311-317. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yystxb201402002

    LI Y L, YANG H, KANG X G, et al. Spatial heterogeneity of natural regeneration in a spruce-fir mixed broadleaf-conifer forest in Changbai Mountains[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2014, 25(2): 311-317. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yystxb201402002
    [29] 姚杰, 闫琰, 张春雨, 等.吉林蛟河针阔混交林乔木幼苗组成与月际动态[J].植物生态学报, 2015, 39(7): 717-725. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zwstxb201507007

    YAO J, YAN Y, ZHANG C Y, et al. Composition and monthly dynamics of tree seedlings in a coniferous and broad-leaved mixed forest in Jiaohe, Jilin Province, China[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2015, 39(7): 717-725. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zwstxb201507007
    [30] 冉然, 张文辉, 周建云, 等.间伐强度对秦岭南坡栓皮栎林结实数量和品质的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版), 2015, 43(1): 85-91. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbnydxxb201501013

    RAN R, ZHANG W H, ZHOU J Y, et al. Effects of thinning intensity on fruiting quantity and quality of Quercus variabilis forest on the south slope of Qinling Mountains[J]. Journal of Northwest A & F University(Natural Science Edition), 2015, 43(1): 85-91. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbnydxxb201501013
    [31] 李荣, 张文辉, 何景峰, 等.辽东栎伐桩萌苗的发育规律[J].林业科学, 2012, 48(3): 82-87. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201203013

    LI R, ZHANG W H, HE J F, et al. Regeneration and development of stump sprouts of Quercus wutaishanica[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(3): 82-87. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201203013
    [32] 郝珉辉, 张忠辉, 赵珊珊, 等.吉林蛟河针阔混交林树木生长的空间关联格局[J].生态学报, 2017, 37(6): 1922-1930. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201706019

    HAO M H, ZHANG Z H, ZHAO S S, et al. Spatial autocorrelation patterns of tree growth in a coniferous and broad-leaved mixed forest in Jiaohe of Jilin Province[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(6): 1922-1930. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201706019
    [33] 赵中华, 惠刚盈, 袁士云, 等.小陇山锐齿栎天然林空间结构特征[J].林业科学, 2009, 45(3): 1-6. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx200903001

    ZHAO Z H, HUI G Y, YUAN S Y, et al. Spatial structure characteristic of Quercus aliena var. acuteserrata natural forest in Xiaolongshan[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(3): 1-6. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx200903001
    [34] 惠刚盈, GADOW K V, 胡艳波, 等.林木分布格局类型的角尺度均值分析方法[J].生态学报, 2004, 24(6): 1225-1229. doi:  10.3321/j.issn:1000-0933.2004.06.020

    HUI G Y, GADOW K V, HU Y B, et al. Characterizing forest spat ial distribut ion pattern with the mean value of uniform angle index[J]. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(6): 1225-1229. doi:  10.3321/j.issn:1000-0933.2004.06.020
    [35] 胡艳波, 惠刚盈, 王宏翔, 等.随机分布的角尺度置信区间及其应用[J].林业科学研究, 2014, 27(3): 302-308. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykxyj201403002

    HU Y B, HUI G Y, WANG H X, et al. Uniform angle index(W) confidence interval of the random distribution and its application[J]. Forest Research, 2014, 27(3): 302-308. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykxyj201403002
    [36] 王静, 梁军, 焦一杰, 等.杨树人工林林木个体大小比数与溃疡病发生程度的关系[J].林业科学, 2012, 48(11): 57-62. doi:  10.11707/j.1001-7488.20121109

    WANG J, LIANG J, JIAO Y J, et al. Relationships between neighborhood comparison of short-rotation poplar plantations and canker disease incidence[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(11): 57-62. doi:  10.11707/j.1001-7488.20121109
    [37] 汤孟平, 娄明华, 陈永刚, 等.不同混交度指数的比较分析[J].林业科学, 2012, 48(8): 46-53. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201208008

    TANG M P, LOU M H, CHEN Y G, et al. Comparative analyses on different mingling indices[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(8): 46-53. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201208008
    [38] 胡艳波, 惠刚盈.基于相邻木关系的林木密集程度表达方式研究[J].北京林业大学学报, 2015, 37(9): 1-8. doi:  10.13332/j.1000-1522.20150125

    HU Y B, HUI G Y. How to describe the crowding degree of trees based on the relationship of neighboring trees[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(9): 1-8. doi:  10.13332/j.1000-1522.20150125
    [39] 方精云, 王襄平, 沈泽昊, 等.植物群落清查的主要内容、方法和技术规范[J].生物多样性, 2009, 17(6): 533-548. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/swdyx200906002

    FANG J Y, WANG X P, SHEN Z H, et al. Methods and protocols for plant community inventory[J]. Biodiversity Science, 2009, 17(6): 533-548. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/swdyx200906002
    [40] 赵中华, 惠刚盈, 胡艳波, 等.结构化森林经营方法在阔叶红松林中的应用[J].林业科学研究, 2013, 26(4): 467-472. doi:  10.3969/j.issn.1001-1498.2013.04.012

    ZHAO Z H, HUI G Y, HU Y B, et al. Application of structure-based forest management in broadleaved korean pine mixed forest[J]. Forest Research, 2013, 26(4): 467-472. doi:  10.3969/j.issn.1001-1498.2013.04.012
    [41] 曹丽娟, 夏富才, 李良, 等.张广才岭次生针阔混交林空间结构[J].北华大学学报(自然科学版), 2015, 16(1): 91-95. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bhdxxb201501022

    CAO L J, XIA F C, LI L, et al. Spatial structure of secondary coniferous broad-leaved forest in Zhangguangcai Mountain[J]. Journal of Beihua University(Natural Science), 2015, 16(1): 91-95. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bhdxxb201501022
    [42] 王敬, 韦新良, 徐建, 等.天目山针阔混交林林木空间分布格局特征[J].浙江农林大学学报, 2014, 31(5): 668-675. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zjlxyxb201405002

    WANG J, WEI X L, XU J, et al. Spatial distribution patterns of a coniferous-broadleaved mixed forest in Mount Tianmu, China[J]. Journal of Zhejiang A & F University, 2014, 31(5): 668-675. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zjlxyxb201405002
    [43] 刘益曦, 刁军.浙江天然常绿阔叶林空间结构特征分析[J].西北林学院学报, 2014, 29(4): 155-159. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2014.04.28

    LIU Y X, DIAO J. Spatial structural characteristics of natural evergreen broad-leaved forest of Zhejiang[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2014, 29(4): 155-159. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2014.04.28
    [44] 陈辉荣, 周新年, 蔡瑞添, 等.天然林不同强度择伐后林分空间结构变化动态[J].植物科学学报, 2012, 30(3): 230-237. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/whzwxyj201203003

    CHEN H R, ZHOU X N, CAI R T, et al. Tracking analysis of forest spatial structure change after different selective cutting intensities in a natural forest[J]. Plant Science Journal, 2012, 30(3): 230-237. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/whzwxyj201203003
    [45] 朱玉杰, 董希斌.大兴安岭地区落叶松用材林不同抚育间伐强度经营效果评价[J].林业科学, 2016, 52(12): 29-38. doi:  10.11707/j.1001-7488.20161204

    ZHU Y J, DONG X B. Evaluation of the effects of different thinning intensities on larch forest in Great Xing'an Mountains[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2016, 52(12): 29-38. doi:  10.11707/j.1001-7488.20161204
    [46] 李婷婷, 陈绍志, 吴水荣, 等.采伐强度对水源涵养林林分结构特征的影响[J].西北林学院学报, 2016, 31(5): 102-108. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2016.05.17

    LI T T, CHEN S Z, WU S R, et al. Effect of the cutting intensity on structural characteristics of water conservation forest[J]. Journal of Northwest forestry University, 2016, 31(5): 102-108. doi:  10.3969/j.issn.1001-7461.2016.05.17
    [47] 周建云, 李荣, 张文辉, 等.不同间伐强度下辽东栎种群结构特征与空间分布格局[J].林业科学, 2012, 48(4): 149-155. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201204025

    ZHOU J Y, LI R, ZHANG W H, et al. Effects of thinning intensity on structure characteristics and spatial distribution of Quercus wutaishanica populations[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(4): 149-155. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201204025
    [48] 殷东生, 葛文志, 张凤海, 等.色木槭天然次生林种群竞争关系研究[J].植物研究, 2012, 32(1): 105-109. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zwyj201201017

    YIN D S, GE W Z, ZHANG F H, et al. Competition relationship of populations of natural secondary Acer mono forest[J]. Bulletin of Botanical Research, 2012, 32(1): 105-109. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zwyj201201017
    [49] 佟国波, 李国忠.凉水自然保护区捕食红松种子的动物种类及其贮食行为对红松的影响[J].野生动物, 2011, 32(2): 75-79. doi:  10.3969/j.issn.1000-0127.2011.02.005

    TONG G B, LI G Z. Feeding on Korean pine seeds and effects of seed hoarding on Korean pines in Liangshui Nature Reserve[J]. Chinese Journal of Wildlife, 2011, 32(2): 75-79. doi:  10.3969/j.issn.1000-0127.2011.02.005
    [50] 管云云, 费菲, 关庆伟, 等.林窗生态学研究进展[J].林业科学, 2016, 52(4): 91-99. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201604011

    GUAN Y Y, FEI F, GUAN Q W, et al. Advances in studies of forest gap ecology[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2016, 52(4): 91-99. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lykx201604011
    [51] 吴志军, 苏东凯, 牛丽君, 等.阔叶红松林森林资源可持续利用方案[J].生态学报, 2015, 35(1): 24-30. doi:  10.3969/j.issn.1673-1182.2015.01.005

    WU Z J, SU D K, NIU L J, et al. Evaluation of a sustainable forest utilization program for broadleaved Korean pine mixed forests in the Changbai Mountain Region of Northeast China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(1): 24-30. doi:  10.3969/j.issn.1673-1182.2015.01.005
  • [1] 原文文, 张劲松, 孟平, 同小娟, 周宇, 李朋兴.  基于涡度相关法的黄河小浪底人工混交林CH4通量平均周期的确定 . 北京林业大学学报, 2020, 42(10): 55-61. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200003
    [2] 张岗岗, 刘瑞红, 惠刚盈, 张弓乔, 赵中华, 胡艳波.  林分空间结构参数N元分布及其诠释 . 北京林业大学学报, 2019, 41(4): 21-31. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180228
    [3] 魏安然, 张雨秋, 谭凌照, 何怀江, 张春雨, 赵秀海.  抚育采伐对针阔混交林林分结构及物种多样性的影响 . 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 148-158. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190018
    [4] 米爽, 宋子龙, 秦江环, 孟令君, 张春雨, 赵秀海, 何怀江.  抚育采伐对吉林蛟河针阔混交林幼苗更新的影响 . 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 159-169. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190021
    [5] 吕延杰, 杨华, 张青, 王全军, 孙权.  云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响 . 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
    [6] 惠刚盈, 张连金, 胡艳波, 王宏翔, 张弓乔.  林分拥挤度及其应用 . 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 1-6. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160107
    [7] 王辉, 贺康宁, 徐特, 刘玉娟, 刘颖, 张雪.  柴达木地区沙棘冠层导度特征及模拟 . 北京林业大学学报, 2015, 37(8): 1-7. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140457
    [8] 臧振华, 申国珍, 徐文婷, 李俊清, 谢宗强.  大熊猫分布区珍稀濒危物种丰富度空间格局与热点区分析 . 北京林业大学学报, 2015, 37(7): 1-10. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150004
    [9] 陈亚南, 杨华, 马士友, 任玫玫.  长白山2种针阔混交林空间结构多样性研究 . 北京林业大学学报, 2015, 37(12): 48-58. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150171
    [10] 胡艳波, 惠刚盈.  一种新的基于混交度的林木种群分布格局测度方法 . 北京林业大学学报, 2015, 37(1): 9-21. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2015.01.009
    [11] 李际平, 封尧, 赵春燕, 张彩彩.  基于Voronoi 图的杉木生态公益林空间结构量化分析 . 北京林业大学学报, 2014, 36(4): 1-7. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.04.005
    [12] 赵中华, 惠刚盈, 胡艳波, 李远发, 王宏翔.  基于大小比数的林分空间优势度表达方法及其应用 . 北京林业大学学报, 2014, 36(1): 78-82.
    [13] 陈世超, 林剑辉, 孙宇瑞, PeterSchulzeLammers.  基于土壤表面粗糙度预测降雨影响下的表层土壤孔隙度 . 北京林业大学学报, 2013, 35(2): 69-74.
    [14] 惠刚盈.  基于相邻木关系的林分空间结构参数应用研究 . 北京林业大学学报, 2013, 35(4): 1-8.
    [15] 董灵波, 刘兆刚, 马妍, 倪宝龙, 李元.  天然林林分空间结构综合指数的研究 . 北京林业大学学报, 2013, 35(1): 16-22.
    [16] 汪平, 贾黎明, 魏松坡, 王奇峰.  基于Voronoi图的侧柏游憩林空间结构分析 . 北京林业大学学报, 2013, 35(2): 39-44.
    [17] 贾秀红, 周志翔, 刘刚, 王鹏程.  亮叶水青冈次生林种间分离特征的研究 . 北京林业大学学报, 2012, 34(3): 8-14.
    [18] 田国恒, 王德强, 谷建才, 谭绪泉, 陆贵巧.  塞罕坝机械林场不同林分类型空间结构的比较 . 北京林业大学学报, 2010, 32(3): 80-83.
    [19] 段昌盛, 王军辉, 马建伟, 袁士云, 杜彦昌.  秦岭西段锐齿栎林分经营状态评价 . 北京林业大学学报, 2009, 31(5): 61-66.
    [20] 刘彦, 余新晓, 岳永杰, 甘敬, 王小平, 李金海.  北京密云水库集水区刺槐人工林空间结构分析 . 北京林业大学学报, 2009, 31(5): 25-28.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-20
  • 修回日期:  2017-07-18
  • 刊出日期:  2017-09-01

采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响

doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
    基金项目:

    国家重点研发计划重点专项 2017YFC0504104

    国家自然科学基金项目 31670643

    作者简介:

    李建。主要研究方向:森林生态经营与管理。Email:dsrlij@163.com  地址:150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学林学院

    通讯作者: 彭鹏,博士,助理工程师。主要研究方向:森林可持续经营管理。Email:chendaidao@163.com  地址:100021 北京市朝阳区望京阜通东大街12号宝能中心A座6层
  • 中图分类号: S753.7

摘要: 探讨不同采伐强度下林分空间结构的变化对森林可持续经营具有指导意义。在吉林省蛟河次生针阔混交林内,设置采伐强度分别为0%(对照,CK)、14.3%(弱度,LT)、29.4%(中度,MT)和50.4%(重度,HT)的4块样地,样地面积各1 hm2,利用角尺度、大小比数、混交度和密集度4个林分空间结构参数探讨林分整体以及春榆、红松、色木槭、水曲柳和紫椴5个主要树种的林分空间结构在采伐3年后的变化。结果表明,从采伐干扰对林分整体的影响来看,LT处理后林分的水平分布格局更合理,混交度较高,林分结构相比CK处理更稳定;采伐干扰对林分大小分化程度的影响不显著;林木密集度随采伐强度增加逐渐降低,林内较稀疏的林木比例逐渐增加;从采伐干扰对主要树种的影响来看,不同树种对采伐干扰的响应差异显著,采伐对5种树种的水平分布格局均有显著影响,但对确定采伐强度不具指导意义;从树种的大小分化程度和混交度考虑,LT处理对春榆、水曲柳和紫椴更有利,MT处理对红松和色木槭更有利;除紫椴外其他树种的密集度随采伐强度的增加而降低。综合考虑,采伐干扰在短期内对林分整体的空间结构影响较小,对主要树种的空间结构影响较大,采伐强度在15%左右比较合理,也可以结合森林经营需求针对个别树种适当提高采伐强度,建议不超过20%。

English Abstract

李建, 彭鹏, 何怀江, 谭凌照, 张新娜, 吴相菊, 刘兆刚. 采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
引用本文: 李建, 彭鹏, 何怀江, 谭凌照, 张新娜, 吴相菊, 刘兆刚. 采伐对吉林蛟河针阔混交林空间结构的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
LI Jian, PENG Peng, HE Huai-jiang, TAN Ling-zhao, ZHANG Xin-na, WU Xiang-ju, LIU Zhao-gang. Effects of thinning intensity on spatial structure of multi-species temperate forest at Jiaohe in Jilin Province, northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
Citation: LI Jian, PENG Peng, HE Huai-jiang, TAN Ling-zhao, ZHANG Xin-na, WU Xiang-ju, LIU Zhao-gang. Effects of thinning intensity on spatial structure of multi-species temperate forest at Jiaohe in Jilin Province, northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 48-57. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170220
  • 20世纪90年代以来,森林可持续经营已成为世界各国林业发展的核心,即在综合考虑森林经营所产生的经济效益、生态效益和社会效益的同时,不造成未来森林产品和服务功能下降的经营措施[1-2]。国内外学者围绕森林可持续经营理论已做了大量研究,提出了近自然林业、森林永续利用、林业分类经营和森林多效经营等经营手段,取得了丰硕的研究成果[3-7]

    鉴于空间结构的可调控性,调整林分空间结构已成为森林可持续经营的重要途径之一[8]。林分空间结构一般定义为树木及其属性在空间的分布,具体包括林木空间分布形式、大小分化程度、树种隔离程度和林木密集程度4个方面[9]。空间结构决定了树木竞争势和生态位,并进一步决定林分的稳定性、发展的可能性和经营空间大小,因此基于林分空间结构来优化森林经营方案是国内外学者研究的重要方向[10-13]

    采伐是一项重要的森林生态系统经营措施,通过采伐不仅能促进林分更新和增长,还能显著影响林分结构变化[14-15]。开展抚育采伐的相关研究可以明确群落中物种空间分布和种间关系,提高对干扰后森林恢复和演替过程中森林群落结构、种间关系变化过程的认识[16-17]

    近年来关于采伐干扰对林分空间结构的影响也有报道,有学者对不同采伐强度下阔叶红松(Pinus koraiensis)林、云冷杉(Picea-Abies)林、辽东栎(Quercus wutaishanica)天然林和思茅松(Pinus kesiya var. langbianensis)天然林进行了研究,均认为适当的采伐强度有利于更合理的林分结构,不过普遍存在研究样地偏小的问题,导致代表性较弱[18-22]

    温带针阔混交林广泛分布于俄罗斯、中国、朝鲜和日本等地区,是我国东北林区最重要的森林类型之一[23-24],其中大部分针阔混交林群落是经过早期的人为干扰,如过渡采伐、放牧等活动后退化形成的次生林群落[25]。目前针对针阔混交林开展了大量关于林分更新、物种多样性和碳储量等方面的研究[26-28],但是关于采伐干扰对针阔混交林的空间结构的影响报道较少,而探究采伐活动对温带针阔混交林空间结构的影响对东北地区森林可持续经营发展具有重要意义,亟需更多相关研究提供实证。

    本文以吉林蛟河温带针阔混交林为研究对象,选择基于相邻木关系的角尺度、大小比数、混交度和密集度4个林分空间参数,分析在不同采伐强度干扰下林分和主要树种的空间结构变化情况,以期为针阔混交林空间结构优化和可持续经营提供借鉴。

    • 研究地区位于吉林省蛟河林业实验区管理局,地理坐标为43°57′31″~43°58′03″N、127°43′27″~127°44′40″E,属长白山系,张广才岭支脉断块中心地貌,最高海拔517 m,最低海拔300 m。气候类型为受季风影响的温带大陆性山地气候,年均温3.8 ℃,其中最热7月平均温度21.7 ℃,最冷1月平均温度-18.6 ℃;年平均降水量为700~800 mm,土壤为山地暗棕色森林土,土层深度范围为20~100 cm,森林群落类型为典型的次生针阔混交林。主要乔木树种包括:春榆(Ulmus davidiana var. japonica)、红松、色木槭(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、紫椴(Tilia amurensis)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、白牛槭(Acer mandshuricum)、蒙古栎(Quercus mongolica)、等。主要灌木树种包括:暴马丁香(Syringa reticulata var. amurensis)、刺五加(Eleutherococcus senticosus)、忍冬(Lonicera japonica)、毛榛(Corylus mandshurica)等[29]

    • 2011年7月,在林分条件相对一致的近熟林内建立了4块面积均为1 hm2的固定监测样地,每块样地相距100 m,并用全站仪将每块样地划分为25个20 m×20 m的连续样方。对样地内所有胸径1 cm以上的木本植物进行调查并记录物种名称、胸径、冠幅、树高以及坐标信息,并挂牌标记。

      经吉林省林业厅批准,于2012年冬季对4块固定监测样地进行采伐处理,根据胸高断面积确定理想采伐强度分别为:1号样地0%(对照,CK)、2号样地15%(弱度采伐,LT)、3号样地30%(中度采伐,MT)和4号样地50%(重度采伐,HT)。采伐木具体确定方法是根据相邻木距离、树种以及林木大小来确定采伐木,按照目标树单株林分作业方法进行,去除相邻木距离太近的1株或多株林木,树种尽量去除先锋树种或者个体数量较多的树种,生长状况不良、霸王树等林木优先去除,采伐木大小决定采伐木胸高断面积。总体采伐原则为间密留匀,留优去劣,使林木分布均匀、林分结构更为合理[30-31]。经采伐后复测,实际采伐强度分别为:0%、14.3%、29.4%和50.4%。2015年7月对样地进行复测,调查所有保留木的胸径、树高、冠幅等因子在采伐后3年的变化,并利用这些特征值计算空间结构参数,分析采伐处理对该次生针阔混交林空间结构的影响[32]

      采伐前与不同采伐强度下各样地的林分特征见表 12

      表 1  采伐前样地林分特征

      Table 1.  Topography and stand characteristics before thinning of four plots

      采伐类型
      Thinning type
      地理坐标
      Location
      海拔
      Altitude/m
      坡向
      Slope aspect
      坡度
      Gradient/(°)
      林分密度/(株·hm-2)
      Stand density/(stem·ha-1)
      平均胸径
      Mean DBH/cm
      平均树高
      Mean tree height (H)/m
      胸高断面积
      Basal area at breast height/m2
      郁闭度
      Canopy density
      CK43°57′59″N
      127°43′28″E
      453NE11 10614.69.730.070.9
      LT43°57′57″N
      127°43′34″E
      443NE41 04513.99.629.470.9
      MT43°57′54″N
      127°43′27″E
      430NE51 00714.89.730.380.9
      HT43°57′52″N
      127°43′33″E
      447NE31 29812.48.830.470.9
      注:CK为对照,LT为弱度采伐,MT为中度采伐,HT为重度采伐。下同。Notes:CK indicates control,LT indicates low thinning treatment,MT indicates moderate thinning treatment and HT indicates high thinning treatment. Same below.

      表 2  样地采伐后林分特征及采伐强度

      Table 2.  Stand characteristics after thinning and thinning intensity of four plots

      采伐类型
      Thinning type
      林分密度/(株·hm-2)
      Stand density/(stem·ha-1)
      平均胸径
      Mean DBH/cm
      平均树高
      Mean H/m
      胸高断面积
      Basal area at breast height/m2
      郁闭度
      Canopy density
      胸高断面积强度
      Intensity of basal area at breast height/%
      CK1 10614.69.730.0650.90
      LT84413.779.824.3910.814.3
      MT72614.839.919.8270.629.4
      HT71712.698.914.6680.550.4
    • 将样地边缘内侧设置宽度为5 m的缓冲区进行边缘校正,消除边缘木对实验结果的影响,其中的林木只作为相邻木。因此,样地核心区面积为90 m×90 m。参照树与参照树周围4株距离最近的相邻木构成一个基本结构单元,进行角尺度、大小比数、混交度和密集度分析[33]

    • 采用惠刚盈等[34]的角尺度(Wi)方法来描述树种的水平分布情况,分为均匀分布、随机分布和聚集分布,计算公式如下:

      $$ {{M}_{i}}=\frac{1}{4}\sum\limits_{j=1}^{4}{{{z}_{ij}}} $$ (1)

      式中:zij表示相邻木j与参照树i的夹角α是否小于标准角α0(α0=72°),当夹角α小于标准角α0时,zij=1;否则zij=0。

      当计算林分整体或主要树种的平均角尺度(W)时,当W∈[0.475,0.517]时林分为随机分布,W<0.475时为均匀分布,W>0.517时为聚集分布[35]

    • 通过大小比数(Ui)判断树种相对于相邻木的大小分化差异和所处地位的优劣[36]。本文采用胸径(DBH)计算,计算公式如下:

      $$ {{U}_{i}}=\frac{1}{4}\sum\limits_{j=1}^{4}{{{k}_{ij}}} $$ (2)

      式中:kij表示相邻木的胸径是否大于参照树,如果相邻木j的胸径大于参照树i,则kij=1;否则,kij=0。

      此外,通过平均大小比数(U)反映林分整体优势木比例或主要树种在林分内的优势程度。

    • 通过混交度(Mi)描述树种间的隔离程度[37],计算公式如下:

      $$ {{M}_{i}}=\frac{1}{4}\sum\limits_{j=1}^{4}{{{v}_{ij}}} $$ (3)

      式中:vij表示相邻木与参照树是否为同一树种,当相邻木j与参照树i是同一树种时,vij=0;否则,vij=1。

      此外,计算平均混交度(M)来判断林分整体或主要树种的混交程度,并认为混交度与林分稳定性呈正相关。

    • 通过密集度(Ci)描述树木之间冠幅与水平距离的关系,以此判断林木之间的疏密程度,计算公式如下:

      $$ {{C}_{i}}=\frac{1}{4}\sum\limits_{j=1}^{4}{{{y}_{ij}}} $$ (4)

      式中:yij表示相邻木j与参照树i的树冠投影是否相互重叠,当投影重叠时,yij=1;否则,yij=0。

      此外,通过计算林分平均密集度(C)来判断林分整体或主要树种的密集程度,密集程度的高低反映了林木间竞争激烈与否,计算时加入格局因子(λWi),λWi的赋值根据相同林木的角尺度Wi的取值来确定[38]

    • 通过林分空间结构分析软件Winkelmass计算林分的角尺度、大小比数和混交度;利用R软件3.3.3计算林木密集度;最后,将计算结果导入Excel进行统计分析。

    • 采伐前与不同采伐强度下各样地的林木空间分布见图 12

      图  1  采伐前各样地林木空间分布图

      Figure 1.  Spatial distribution of trees in each plot before thinning

      图  2  不同采伐强度下各样地林木空间分布图

      Figure 2.  Spatial distribution of trees in each plot under different thinning intensities

      4块样地角尺度频率分布及均值如表 3所示。角尺度平均值分别为0.524、0.519、0.540和0.532,均大于0.517,林分为聚集分布。从角尺度频率分布来看,4块样地中呈随机分布的林木单元占比均超过50%,说明大部分个体周围林木呈随机分布。综合来看,在林分水平,采伐干扰并未对林木分布格局产生根本性改变。比较而言,经LT处理后林分整体更趋向于随机分布,且个体单元中随机分布的比例相对较高。

      表 3  不同采伐强度下角尺度频率分布及平均值

      Table 3.  Frequency distribution and mean value of neighborhood pattern under different thinning intensities

      采伐类型
      Thinning type
      频率分布
      Frequency distribution
      平均值
      Mean value
      0.000.250.500.751.00
      CK0.0030.2030.5770.1250.0910.524
      LT0.0080.1850.5800.1760.0510.519
      MT0.0040.1750.5610.1750.0850.540
      HT0.0000.2110.5420.1570.0910.532
    • 不同采伐强度处理下各样地大小比数频率分布及其均值如表 4所示。4块样地的大小比数平均值分别为0.495、0.487、0.488和0.498,4种采伐强度下林木整体大小分化程度均接近中庸。从大小比数频率分布上来看,4块样地的林木在各个频率所占比例都在20%左右,采伐对林分分化程度的影响较小。

      表 4  不同采伐强度下大小比数频率分布及平均值

      Table 4.  Frequency distribution and mean value of neighborhood comparison under different thinning intensities

      采伐类型
      Thinning type
      频率分布
      Frequency distribution
      平均值
      Mean value
      00.250.500.751.00
      CK0.2160.1840.2020.2000.1980.495
      LT0.2160.1910.2080.2020.1830.487
      MT0.1990.2160.2070.1900.1880.488
      HT0.1940.2130.1990.1990.1960.498
    • 不同采伐强度处理下各样地混交度频率分布及均值如表 5所示。4块样地的平均混交度分别为0.773、0.822、0.831和0.783,经过LT和MT处理后样地的混交度得到较大提高。与其他3种处理相比,经过MT处理后样地内处于极强度混交的林木比例最大,处于零度混交的林木比例最小,表明MT处理最有利于改善林分混交度。

      表 5  不同采伐强度混交度频率分布及平均值

      Table 5.  Frequency distribution and mean value of mingling degree under different thinning intensities

      采伐类型
      Thinning type
      频率分布
      Frequency distribution
      平均值
      Mean value
      0.000.250.500.751.00
      CK0.0160.0630.1670.3190.4340.773
      LT0.0060.0340.1380.3100.5120.822
      MT0.0020.0390.1380.2730.5480.831
      HT0.0070.0610.1740.3060.4510.783
    • 不同采伐强度处理下各样地的密集度频率分布及其均值如表 6所示。4块样地的平均密集度分别为0.340、0.329、0.334、0.308。结果表明,采伐能够降低林木平均密集度,提高非常稀疏和比较稀疏的林木比例。

      表 6  不同采伐强度下林分密集度频率分布及平均值

      Table 6.  Frequency distribution and mean value of crowding degree under different thinning intensities

      采伐类型
      Thinning type
      频率分布
      Frequency distribution
      平均值
      Mean value
      0.000.250.500.751.00
      CK0.0460.1560.2200.2520.3270.340
      LT0.0620.1590.2590.2210.2990.329
      MT0.0630.1640.1860.2340.3540.334
      HT0.0760.2060.2280.2030.2870.308
    • 主要树种通过计算重要值来确定[39],本文选取了重要值排在前5位的树种,分别是春榆、红松、色木槭、水曲柳和紫椴。

    • 主要树种在4块样地内的角尺度平均值如表 7所示。结果表明,春榆、水曲柳经LT处理后呈随机分布,其余均呈聚集分布;红松经CK和HT处理后呈随机分布,经LT处理呈均匀分布,经MT处理后呈聚集分布;色木槭经MT处理后呈随机分布,其余呈聚集分布;紫椴经HT处理后呈随机分布,其余呈聚集分布。不同采伐强度对主要树种,尤其是红松分布格局的影响存在显著差异。

      表 7  不同采伐强度下主要树种角尺度平均值

      Table 7.  Mean value of neighborhood pattern of five main species under different thinning intensities

      主要树种
      Main species
      采伐类型
      Thinning type
      CKLTMTHT
      春榆Ulmus davidiana var. japonica0.5210.5080.5420.531
      红松Pinus koraiensis0.5080.4690.5640.512
      色木槭Acer mono0.5460.5320.5140.574
      水曲柳Fraxinus mandshurica0.5310.5060.5450.533
      紫椴Tilia amurensis0.5200.5260.5300.510
    • 各个树种在不同处理下平均大小比数如表 8所示。春榆的平均大小比数随采伐强度增大而增加,说明春榆逐渐从优势转变为劣势。红松经过CK和HT处理后处于劣势,经过LT处理后处于中庸,经过MT处理后处于优势,说明LT和MT处理有利于红松生长,HT处理对红松生长不利。色木槭在4块样地内都保持劣势,水曲柳在4块样地内都保持优势,2个树种的平均大小比数均在LT处理后达到最小值。紫椴在经过CK、LT、HT处理后都保持优势,但在MT处理后处于劣势,可能由于MT处理对紫椴采伐量较大。总的来说,LT处理后,主要树种在林分中的优势地位增强,竞争能力更高,LT处理有利于林分内主要树种的生长。

      表 8  不同采伐强度下主要树种大小比数平均值

      Table 8.  Mean value of neighborhood comparison of five main species under different thinning intensities

      主要树种Main species采伐类型Thinning type
      CKLTMTHT
      春榆Ulmus davidiana var. japonica0.3840.4760.6790.658
      红松Pinus koraiensis0.5890.5000.3370.508
      色木槭Acer mono0.6500.5690.6220.643
      水曲柳Fraxinus mandshurica0.1410.1000.2620.151
      紫椴Tilia amurensis0.4570.3330.5420.411
    • 不同采伐处理后主要树种混交度平均值反映了采伐对树种分布状况的影响(表 9)。春榆经过CK、MT和HT处理后均处于中度向强度混交过渡状态,经过LT处理后处于强度混交向极强度混交的过渡状态。红松的平均混交度随着采伐强度的增加而降低,经过CK、LT和MT处理后处于强度向极强度混交过渡状态,经过HT处理后处于中度向强度混交过渡状态。色木槭的平均混交度随着采伐强度的增大而提高,经过CK、LT和HT处理后处于中度向强度混交过度状态,经过MT处理后处于强度向极强度混交过渡状态。水曲柳和紫椴在4块样地内均处于强度向极强度混交过渡状态,水曲柳的平均混交度较紫椴均更高。总的来说,4块样地内的5个主要树种的混交度都较高,适度采伐会使更多树种保持较高的混交度,过度采伐可能会使部分树种混交度降低。

      表 9  不同采伐强度下主要树种混交度平均值

      Table 9.  Mean value of mingling degree of five main species under different thinning intensities

      主要树种
      Main species
      采伐类型
      Thinning type
      CKLTMTHT
      春榆Ulmus davidiana var. japonica0.7310.9270.7320.689
      红松Pinus koraiensis0.9030.8600.8900.617
      色木槭Acer mono0.6270.7090.7570.747
      水曲柳Fraxinus mandshurica0.9380.9110.8200.882
      紫椴Tilia amurensis0.7700.7600.8140.786
    • 5个主要树种在4块样地内分布的密集程度如表 10所示。春榆、红松、色木槭和水曲柳的平均密集度经采伐后显著降低,说明采伐有利于降低以上4个树种的的密集程度。对于紫椴来说,后3种处理方式较CK处理有所提高,可能是因为采伐过程中紫椴的生长状况普遍较好,因此大部分紫椴得以保留,密集度提高。

      表 10  不同采伐强度下主要树种密集度平均值

      Table 10.  Mean value of crowding degree of five main species under different thinning intensities

      主要树种
      Main species
      采伐类型
      Thinning type
      CKLTMTHT
      春榆Ulmus davidiana var. japonica0.3380.2940.2960.260
      红松Pinus koraiensis0.3710.3900.3370.229
      色木槭Acer mono0.3250.3180.3260.280
      水曲柳Fraxinus mandshurica0.4430.4340.3740.403
      紫椴Tilia amurensis0.3420.4240.3490.419
    • 基于结构化理论,维护良好的林分空间结构是森林可持续经营的基础,也是保护次生针阔混交林的前提[40]。利用角尺度、大小比数、混交度和密集度等林分空间结构参数对不同采伐强度处理后针阔混交林的空间结构进行了分析。经过CK处理,样地的空间结构表现为聚集分布,大小分化程度接近中庸,混交度处于强度混交状态,说明处于演替中后期的次生天然林的整体林分结构较好,这与曹丽娟等[41]、王敬等[42]、刘益曦等[43]的研究结果相似,说明不同纬度带的天然林的空间结构具有相似性。研究结果表明,采伐干扰对林分整体的分布格局和大小分化程度的影响均较小,其中LT处理对林木产生向随机分布发展的趋势,并且提高林木的优势程度,与马映栋等[20]、吴蒙蒙等[21]、赵中华等[40]的研究结果一致。林分平均混交度在采伐后增加,经MT处理后林木的混交度最大,HT处理反而降低了林木混交度,可能是因为过渡采伐干扰使物种丰富度大幅降低,群落变得不稳定,此结果与赵中华等[40]、陈辉荣等[44]对天然针阔混交林的空间结构的研究结果一致,但与周梦丽等[18]、吴蒙蒙等[21]关于阔叶红松林的研究结果相反,原因可能是对部分树种过度采伐造成。林分平均密集度随着采伐强度的增大而降低,密集度为0和0.25的林木比例逐渐增加,说明采伐能降低个体密度。

      综合以上,采伐对林分整体空间结构的影响较小,其中LT处理对改善林分结构较有利,与朱玉杰等[45]对大兴安岭落叶松林的研究结果一致。此外,关于采伐强度促进林分最优空间结构的研究结果也存在不同观点,例如:李婷婷等[46]对人工林的研究表明,采伐强度为62%的油松混交林具有更好地林分结构,本文研究结果与上述结果存在差异,可能是因为相对于天然林而言,人工林的初始造林密度大、树种单一,需要高强度的采伐干扰才能达到优化林分结构的目的;周建云等[47]对采伐6年后辽东栎种群的研究表明采伐强度为30%的林分空间结构更好,说明采伐强度对林分空间结构的影响可能存在时间尺度上的差异。

    • 从主要树种的水平分布格局来看,CK处理后的样地中,除红松呈随机分布之外,其他树种均呈聚集分布,这种分布格局与树种的生长习性有关,如水曲柳和紫椴偏好聚集在湿润地区,春榆和色木槭的种子具翅,易受风力影响形成聚集分布,红松的种子受动物搬运行为影响而呈现随机分布[24, 48-49]。采伐干扰对不同树种的影响不同,树种经过采伐干扰后能处于随机分布,说明采伐干扰对树种的分布格局有积极影响,其中春榆、色木槭和水曲柳通过LT或MT采伐干扰后由聚集分布变为随机分布,又随着采伐强度增加变为聚集分布,原因可能是林分稀疏产生林窗后为幼树的聚集生长提供有利条件[50]。此外,由于单个物种的分布格局也受林分内其他树种影响,因此不能仅仅通过单个树种的分布格局来确定采伐强度[21]

      采伐干扰对树种的大小分化程度和混交度影响显著,通过采伐可以促进红松、水曲柳、紫椴等建群树种在林分内的优势度从而加快向顶级群落演替的进程[51]。春榆在LT处理后处于优势地位并且混交度显著提高,说明LT处理有利于春榆的生长,也可能是采伐后个体数量较少并且与其他树种伴生所致。MT处理后红松的优势度显著提高,在林分内处于亚优势地位,混交度也仅次于对照样地,因此MT处理下红松更有优势,红松经HT处理后的平均混交度与前3块样地差异较大,可能由于采伐量较大。色木槭在4种采伐强度下均处于劣势,但在MT处理后混交度显著提高,说明MT处理有利于色木槭的生长。水曲柳在LT处理后处于最优势地位,混交度较强,说明LT处理有利于水曲柳的生长。紫椴在LT处理后最具优势,混交度虽然在MT处理后最高但在林分内处于劣势,表明LT处理最有利于紫椴的生长。

      各个树种的平均密集度经不同强度采伐干扰后变化显著,其中春榆、红松和色木槭的平均密集度均降低,符合采伐规律。水曲柳在MT处理后最稀疏,但在HT处理后林分密集度升高,原因可能是采伐大量大径木后,为下层的喜光速生物种提供了较好的生存条件。紫椴经过采伐干扰后密集度增加,MT处理后紫椴的密集度与对照样地相近,说明MT处理比LT和HT处理更有利于紫椴的生长。

    • 森林经营的本质是对林分空间结构进行调控,通过调整不合理的或控制合理的林分空间结构达到发挥森林多种功能和森林可持续经营的目的。应用林分空间结构的分析手段探讨不同采伐强度下次生针阔混交林的空间结构变化具有重要实践意义,通过对以上研究结果的分析可知,采伐干扰对整体林分结构的影响较小,其中LT处理(14.3%)相对最有利于改善林分空间结构,并改善大部分主要树种的空间结构,据此建议采伐强度不要超过20%。

参考文献 (51)

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